Universitagrave degli Studi ldquoFederico IIrdquo di NapoliUniversitagrave degli Studi ldquoFederico IIrdquo di Napoli

Dottorato di Ricerca in Rischio SismicoXXII ciclo

Seismic Vulnerability of Existing RC Seismic Vulnerability of Existing RC Structures with Special Focus on Structures with Special Focus on High-Priority Buildings in Central High-Priority Buildings in Central

AmericaAmericaMaria Isabella Verbicaro

Tutore Prof Gaetano ManfrediReferenti Prof Giovanni Fabbrocino

Dott Gerardo M Verderame

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Introduction

Seismic Risk in Central American

Countries

Vulnerability Assessment

High-Priority Buildings in Central

America Selection

Analytical Mechanical Vulnerability

Assessment

Conclusions

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

RESIS-II = RESIS-II = Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Guatemala Guatemala

El Salvador y Nicaragua con El Salvador y Nicaragua con Cooperacioacuten Regional de Honduras Cooperacioacuten Regional de Honduras Costa Rica y PanamaacuteCosta Rica y Panamaacute

piugrave di 15 anni di cooperazione in sismologia

interesse per cooperazione continuativa

necessitagrave di nuovi e interessanti argomenti

2003 visita in Guatemala El Salvador e Nicaragua per preparare le proposte progettuali

finanziamento del progetto dal Ministero degli Affari Esteri Norvegia

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RESIS-II = RESIS-II = Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Guatemala Guatemala

El Salvador y Nicaragua con El Salvador y Nicaragua con Cooperacioacuten Regional de Honduras Cooperacioacuten Regional de Honduras Costa Rica y PanamaacuteCosta Rica y PanamaacuteRiduzione del rischio sismico per i bersagli di maggiore

importanza per la societagrave edifici pubblici e di importanza

strategica

Risultato atteso egrave la stesura di linee guida per la mitigazione da

far adottare ai gestori e alle autoritagrave

Studio della capacitagrave strutturale in Centro America seguendo la

strategia dellrsquoimparare facendo (corsi di formazione workshops

e meetings)

Informazione e attivitagrave di sensibilizzazione mirate alla

popolazione ldquostrategicardquo (Proprietari Autoritagrave Nazionali e

Comunali responsabili della Pianificazione Urbana progettisti

strutturali e proprietari di edifici importanti e di industrie)

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Background del progetto Obiettivi

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Background del progetto Argomenti

Task 1 Detailed mapping of typical structures in the main cities

Task 2 Municipalities at risk

Task 3 Hospitals and health centers

Task 4 Schools

Task 5 Major roads and bridges (Guatemala)

Task 6 Microzonation and slope stability (San Salvador)

Task 7 Seismic hazard updates

Task 8 Regional workshops and meetings

Task 9 Promotion of education activities and university

entrambi sono strutture ad alta prioritagrave

entrambe le tipologie strutturali sono estremamente importanti subito dopo un disastro (rifugio punto di raccolta centro organizzativo)

entrambe le tipologie strutturali hanno un tasso di occupazione estremamente alto (o personemq)

eg Tasso di occupazione giornaliera

(FEMA 174 1989)

permanent dwelling

12 occupants per 100 m2

government service

40

hospitals 50 (24 h 7d )

fast-food restaurants

100

educational buildings

200() among EUROPA-MHA) member states earthquakes have only caused severe damage to a small portion of existing buildings ndash most were schools some were hospitals

Multinovic (2004)) Nota MHA - Multi-hazard Agreement

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Percheacute ospedali e scuole

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Metodo ispirato da FEMA 154 e PAHO

RC URM No FEATURES AFFECTING THE STRUCTURAL SEISMIC VULNERABILITY

YES NO NA YES NO NA

01 Is the building irregular in plan 8 0 10 0

02 Are the columns regularly distributed 0 4

03 Are both building directions adequately braced (RC frames or shear walls URM walls) 0 16 0 20

04 Does the ratio between the buildingrsquos length and width is gt 25 4 0 10 0

05 Does the building possess eccentric cores (staircases or elevators) 8 0 10 0

06 Does the building have a soft story 16 0 0

07 Is the building irregular in elevation caused by setbacks of upper stories 8 0 0 20 0 0

08 Does the building have cantilevering upper stories 8 0 0 10 0 0

09 Does the building possess a heavy mass at the top or at roof level 4 0 5 0

10 Are pounding effects possible 4 0 5 0

11 Does the building have short columns 8 0

12 Are strong beamsndashweak columns available 16 0

13 Does the building possess shear walls 0 4

14 Did the building suffer any significant structural damage in the past 4 0 5 0

15 Does the building possess seismic retrofitting or strengthening measures 0 8 0 5

SUM max 120 max 100 NO OF ANSWERED QUESTIONS 12 or 15 8 or 10 STRUCTURAL VULNERABILITY INDEX SVI (= Sum No of questions)

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Hazard Sismico

In 50 years there is a 10 chance of exceeding the indicated ground acceleration (in [g]-units)

00 01 02 03 05 g04

Urban Explosion Population is growing in hazardous regions

City Population Population density [peoplekm2]

Guatemala City

1000000 (2006)

4505

San Salvador 535000 (2006) 7064

Managua 950000 (2006) 5700

Panama City 708000 (2000) 275

San Joseacute 340000 (2005) 7546

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Esposizione

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Tipo di costruitoMinifalda

Adobe brick-masonry

Bahareque

Taquezal

Unreinforced claybrick masonry

Confined claybrick masonry

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Tipo di costruitoUnreinforced concrete block masonry

Block panel

Confined concrete block masonry

Piedra de cantera

Internal reinforced concrete block masonry

Laminada troquelada

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

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Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

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ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

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Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

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Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

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Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

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Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

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Introduction

Seismic Risk in Central American

Countries

Vulnerability Assessment

High-Priority Buildings in Central

America Selection

Analytical Mechanical Vulnerability

Assessment

Conclusions

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

RESIS-II = RESIS-II = Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Guatemala Guatemala

El Salvador y Nicaragua con El Salvador y Nicaragua con Cooperacioacuten Regional de Honduras Cooperacioacuten Regional de Honduras Costa Rica y PanamaacuteCosta Rica y Panamaacute

piugrave di 15 anni di cooperazione in sismologia

interesse per cooperazione continuativa

necessitagrave di nuovi e interessanti argomenti

2003 visita in Guatemala El Salvador e Nicaragua per preparare le proposte progettuali

finanziamento del progetto dal Ministero degli Affari Esteri Norvegia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

RESIS-II = RESIS-II = Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Guatemala Guatemala

El Salvador y Nicaragua con El Salvador y Nicaragua con Cooperacioacuten Regional de Honduras Cooperacioacuten Regional de Honduras Costa Rica y PanamaacuteCosta Rica y PanamaacuteRiduzione del rischio sismico per i bersagli di maggiore

importanza per la societagrave edifici pubblici e di importanza

strategica

Risultato atteso egrave la stesura di linee guida per la mitigazione da

far adottare ai gestori e alle autoritagrave

Studio della capacitagrave strutturale in Centro America seguendo la

strategia dellrsquoimparare facendo (corsi di formazione workshops

e meetings)

Informazione e attivitagrave di sensibilizzazione mirate alla

popolazione ldquostrategicardquo (Proprietari Autoritagrave Nazionali e

Comunali responsabili della Pianificazione Urbana progettisti

strutturali e proprietari di edifici importanti e di industrie)

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Background del progetto Obiettivi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Background del progetto Argomenti

Task 1 Detailed mapping of typical structures in the main cities

Task 2 Municipalities at risk

Task 3 Hospitals and health centers

Task 4 Schools

Task 5 Major roads and bridges (Guatemala)

Task 6 Microzonation and slope stability (San Salvador)

Task 7 Seismic hazard updates

Task 8 Regional workshops and meetings

Task 9 Promotion of education activities and university

entrambi sono strutture ad alta prioritagrave

entrambe le tipologie strutturali sono estremamente importanti subito dopo un disastro (rifugio punto di raccolta centro organizzativo)

entrambe le tipologie strutturali hanno un tasso di occupazione estremamente alto (o personemq)

eg Tasso di occupazione giornaliera

(FEMA 174 1989)

permanent dwelling

12 occupants per 100 m2

government service

40

hospitals 50 (24 h 7d )

fast-food restaurants

100

educational buildings

200() among EUROPA-MHA) member states earthquakes have only caused severe damage to a small portion of existing buildings ndash most were schools some were hospitals

Multinovic (2004)) Nota MHA - Multi-hazard Agreement

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Percheacute ospedali e scuole

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Metodo ispirato da FEMA 154 e PAHO

RC URM No FEATURES AFFECTING THE STRUCTURAL SEISMIC VULNERABILITY

YES NO NA YES NO NA

01 Is the building irregular in plan 8 0 10 0

02 Are the columns regularly distributed 0 4

03 Are both building directions adequately braced (RC frames or shear walls URM walls) 0 16 0 20

04 Does the ratio between the buildingrsquos length and width is gt 25 4 0 10 0

05 Does the building possess eccentric cores (staircases or elevators) 8 0 10 0

06 Does the building have a soft story 16 0 0

07 Is the building irregular in elevation caused by setbacks of upper stories 8 0 0 20 0 0

08 Does the building have cantilevering upper stories 8 0 0 10 0 0

09 Does the building possess a heavy mass at the top or at roof level 4 0 5 0

10 Are pounding effects possible 4 0 5 0

11 Does the building have short columns 8 0

12 Are strong beamsndashweak columns available 16 0

13 Does the building possess shear walls 0 4

14 Did the building suffer any significant structural damage in the past 4 0 5 0

15 Does the building possess seismic retrofitting or strengthening measures 0 8 0 5

SUM max 120 max 100 NO OF ANSWERED QUESTIONS 12 or 15 8 or 10 STRUCTURAL VULNERABILITY INDEX SVI (= Sum No of questions)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Hazard Sismico

In 50 years there is a 10 chance of exceeding the indicated ground acceleration (in [g]-units)

00 01 02 03 05 g04

Urban Explosion Population is growing in hazardous regions

City Population Population density [peoplekm2]

Guatemala City

1000000 (2006)

4505

San Salvador 535000 (2006) 7064

Managua 950000 (2006) 5700

Panama City 708000 (2000) 275

San Joseacute 340000 (2005) 7546

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Esposizione

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Tipo di costruitoMinifalda

Adobe brick-masonry

Bahareque

Taquezal

Unreinforced claybrick masonry

Confined claybrick masonry

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Tipo di costruitoUnreinforced concrete block masonry

Block panel

Confined concrete block masonry

Piedra de cantera

Internal reinforced concrete block masonry

Laminada troquelada

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Part 2 Structural vulnerability assessment

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

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RESIS-II = RESIS-II = Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Guatemala Guatemala

El Salvador y Nicaragua con El Salvador y Nicaragua con Cooperacioacuten Regional de Honduras Cooperacioacuten Regional de Honduras Costa Rica y PanamaacuteCosta Rica y Panamaacute

piugrave di 15 anni di cooperazione in sismologia

interesse per cooperazione continuativa

necessitagrave di nuovi e interessanti argomenti

2003 visita in Guatemala El Salvador e Nicaragua per preparare le proposte progettuali

finanziamento del progetto dal Ministero degli Affari Esteri Norvegia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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RESIS-II = RESIS-II = Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Guatemala Guatemala

El Salvador y Nicaragua con El Salvador y Nicaragua con Cooperacioacuten Regional de Honduras Cooperacioacuten Regional de Honduras Costa Rica y PanamaacuteCosta Rica y PanamaacuteRiduzione del rischio sismico per i bersagli di maggiore

importanza per la societagrave edifici pubblici e di importanza

strategica

Risultato atteso egrave la stesura di linee guida per la mitigazione da

far adottare ai gestori e alle autoritagrave

Studio della capacitagrave strutturale in Centro America seguendo la

strategia dellrsquoimparare facendo (corsi di formazione workshops

e meetings)

Informazione e attivitagrave di sensibilizzazione mirate alla

popolazione ldquostrategicardquo (Proprietari Autoritagrave Nazionali e

Comunali responsabili della Pianificazione Urbana progettisti

strutturali e proprietari di edifici importanti e di industrie)

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Background del progetto Obiettivi

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Background del progetto Argomenti

Task 1 Detailed mapping of typical structures in the main cities

Task 2 Municipalities at risk

Task 3 Hospitals and health centers

Task 4 Schools

Task 5 Major roads and bridges (Guatemala)

Task 6 Microzonation and slope stability (San Salvador)

Task 7 Seismic hazard updates

Task 8 Regional workshops and meetings

Task 9 Promotion of education activities and university

entrambi sono strutture ad alta prioritagrave

entrambe le tipologie strutturali sono estremamente importanti subito dopo un disastro (rifugio punto di raccolta centro organizzativo)

entrambe le tipologie strutturali hanno un tasso di occupazione estremamente alto (o personemq)

eg Tasso di occupazione giornaliera

(FEMA 174 1989)

permanent dwelling

12 occupants per 100 m2

government service

40

hospitals 50 (24 h 7d )

fast-food restaurants

100

educational buildings

200() among EUROPA-MHA) member states earthquakes have only caused severe damage to a small portion of existing buildings ndash most were schools some were hospitals

Multinovic (2004)) Nota MHA - Multi-hazard Agreement

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Percheacute ospedali e scuole

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Metodo ispirato da FEMA 154 e PAHO

RC URM No FEATURES AFFECTING THE STRUCTURAL SEISMIC VULNERABILITY

YES NO NA YES NO NA

01 Is the building irregular in plan 8 0 10 0

02 Are the columns regularly distributed 0 4

03 Are both building directions adequately braced (RC frames or shear walls URM walls) 0 16 0 20

04 Does the ratio between the buildingrsquos length and width is gt 25 4 0 10 0

05 Does the building possess eccentric cores (staircases or elevators) 8 0 10 0

06 Does the building have a soft story 16 0 0

07 Is the building irregular in elevation caused by setbacks of upper stories 8 0 0 20 0 0

08 Does the building have cantilevering upper stories 8 0 0 10 0 0

09 Does the building possess a heavy mass at the top or at roof level 4 0 5 0

10 Are pounding effects possible 4 0 5 0

11 Does the building have short columns 8 0

12 Are strong beamsndashweak columns available 16 0

13 Does the building possess shear walls 0 4

14 Did the building suffer any significant structural damage in the past 4 0 5 0

15 Does the building possess seismic retrofitting or strengthening measures 0 8 0 5

SUM max 120 max 100 NO OF ANSWERED QUESTIONS 12 or 15 8 or 10 STRUCTURAL VULNERABILITY INDEX SVI (= Sum No of questions)

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Hazard Sismico

In 50 years there is a 10 chance of exceeding the indicated ground acceleration (in [g]-units)

00 01 02 03 05 g04

Urban Explosion Population is growing in hazardous regions

City Population Population density [peoplekm2]

Guatemala City

1000000 (2006)

4505

San Salvador 535000 (2006) 7064

Managua 950000 (2006) 5700

Panama City 708000 (2000) 275

San Joseacute 340000 (2005) 7546

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Esposizione

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Tipo di costruitoMinifalda

Adobe brick-masonry

Bahareque

Taquezal

Unreinforced claybrick masonry

Confined claybrick masonry

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Tipo di costruitoUnreinforced concrete block masonry

Block panel

Confined concrete block masonry

Piedra de cantera

Internal reinforced concrete block masonry

Laminada troquelada

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

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Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

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ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

RESIS-II = RESIS-II = Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Reduccioacuten de Riesgo Siacutesmico en Guatemala Guatemala

El Salvador y Nicaragua con El Salvador y Nicaragua con Cooperacioacuten Regional de Honduras Cooperacioacuten Regional de Honduras Costa Rica y PanamaacuteCosta Rica y PanamaacuteRiduzione del rischio sismico per i bersagli di maggiore

importanza per la societagrave edifici pubblici e di importanza

strategica

Risultato atteso egrave la stesura di linee guida per la mitigazione da

far adottare ai gestori e alle autoritagrave

Studio della capacitagrave strutturale in Centro America seguendo la

strategia dellrsquoimparare facendo (corsi di formazione workshops

e meetings)

Informazione e attivitagrave di sensibilizzazione mirate alla

popolazione ldquostrategicardquo (Proprietari Autoritagrave Nazionali e

Comunali responsabili della Pianificazione Urbana progettisti

strutturali e proprietari di edifici importanti e di industrie)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Background del progetto Obiettivi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Background del progetto Argomenti

Task 1 Detailed mapping of typical structures in the main cities

Task 2 Municipalities at risk

Task 3 Hospitals and health centers

Task 4 Schools

Task 5 Major roads and bridges (Guatemala)

Task 6 Microzonation and slope stability (San Salvador)

Task 7 Seismic hazard updates

Task 8 Regional workshops and meetings

Task 9 Promotion of education activities and university

entrambi sono strutture ad alta prioritagrave

entrambe le tipologie strutturali sono estremamente importanti subito dopo un disastro (rifugio punto di raccolta centro organizzativo)

entrambe le tipologie strutturali hanno un tasso di occupazione estremamente alto (o personemq)

eg Tasso di occupazione giornaliera

(FEMA 174 1989)

permanent dwelling

12 occupants per 100 m2

government service

40

hospitals 50 (24 h 7d )

fast-food restaurants

100

educational buildings

200() among EUROPA-MHA) member states earthquakes have only caused severe damage to a small portion of existing buildings ndash most were schools some were hospitals

Multinovic (2004)) Nota MHA - Multi-hazard Agreement

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Percheacute ospedali e scuole

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Inquadramento attivitagrave di rilievo

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Inquadramento attivitagrave di rilievo

Metodo ispirato da FEMA 154 e PAHO

RC URM No FEATURES AFFECTING THE STRUCTURAL SEISMIC VULNERABILITY

YES NO NA YES NO NA

01 Is the building irregular in plan 8 0 10 0

02 Are the columns regularly distributed 0 4

03 Are both building directions adequately braced (RC frames or shear walls URM walls) 0 16 0 20

04 Does the ratio between the buildingrsquos length and width is gt 25 4 0 10 0

05 Does the building possess eccentric cores (staircases or elevators) 8 0 10 0

06 Does the building have a soft story 16 0 0

07 Is the building irregular in elevation caused by setbacks of upper stories 8 0 0 20 0 0

08 Does the building have cantilevering upper stories 8 0 0 10 0 0

09 Does the building possess a heavy mass at the top or at roof level 4 0 5 0

10 Are pounding effects possible 4 0 5 0

11 Does the building have short columns 8 0

12 Are strong beamsndashweak columns available 16 0

13 Does the building possess shear walls 0 4

14 Did the building suffer any significant structural damage in the past 4 0 5 0

15 Does the building possess seismic retrofitting or strengthening measures 0 8 0 5

SUM max 120 max 100 NO OF ANSWERED QUESTIONS 12 or 15 8 or 10 STRUCTURAL VULNERABILITY INDEX SVI (= Sum No of questions)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Hazard Sismico

In 50 years there is a 10 chance of exceeding the indicated ground acceleration (in [g]-units)

00 01 02 03 05 g04

Urban Explosion Population is growing in hazardous regions

City Population Population density [peoplekm2]

Guatemala City

1000000 (2006)

4505

San Salvador 535000 (2006) 7064

Managua 950000 (2006) 5700

Panama City 708000 (2000) 275

San Joseacute 340000 (2005) 7546

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Esposizione

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Tipo di costruitoMinifalda

Adobe brick-masonry

Bahareque

Taquezal

Unreinforced claybrick masonry

Confined claybrick masonry

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Tipo di costruitoUnreinforced concrete block masonry

Block panel

Confined concrete block masonry

Piedra de cantera

Internal reinforced concrete block masonry

Laminada troquelada

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

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ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

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Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

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Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

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Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

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Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

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Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

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Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

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Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

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Modellazione strutturale ospedale

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Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

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Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

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000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

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Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

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000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

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Conclusioni

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Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

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Conclusioni

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

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Background del progetto Obiettivi

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Background del progetto Argomenti

Task 1 Detailed mapping of typical structures in the main cities

Task 2 Municipalities at risk

Task 3 Hospitals and health centers

Task 4 Schools

Task 5 Major roads and bridges (Guatemala)

Task 6 Microzonation and slope stability (San Salvador)

Task 7 Seismic hazard updates

Task 8 Regional workshops and meetings

Task 9 Promotion of education activities and university

entrambi sono strutture ad alta prioritagrave

entrambe le tipologie strutturali sono estremamente importanti subito dopo un disastro (rifugio punto di raccolta centro organizzativo)

entrambe le tipologie strutturali hanno un tasso di occupazione estremamente alto (o personemq)

eg Tasso di occupazione giornaliera

(FEMA 174 1989)

permanent dwelling

12 occupants per 100 m2

government service

40

hospitals 50 (24 h 7d )

fast-food restaurants

100

educational buildings

200() among EUROPA-MHA) member states earthquakes have only caused severe damage to a small portion of existing buildings ndash most were schools some were hospitals

Multinovic (2004)) Nota MHA - Multi-hazard Agreement

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Percheacute ospedali e scuole

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Metodo ispirato da FEMA 154 e PAHO

RC URM No FEATURES AFFECTING THE STRUCTURAL SEISMIC VULNERABILITY

YES NO NA YES NO NA

01 Is the building irregular in plan 8 0 10 0

02 Are the columns regularly distributed 0 4

03 Are both building directions adequately braced (RC frames or shear walls URM walls) 0 16 0 20

04 Does the ratio between the buildingrsquos length and width is gt 25 4 0 10 0

05 Does the building possess eccentric cores (staircases or elevators) 8 0 10 0

06 Does the building have a soft story 16 0 0

07 Is the building irregular in elevation caused by setbacks of upper stories 8 0 0 20 0 0

08 Does the building have cantilevering upper stories 8 0 0 10 0 0

09 Does the building possess a heavy mass at the top or at roof level 4 0 5 0

10 Are pounding effects possible 4 0 5 0

11 Does the building have short columns 8 0

12 Are strong beamsndashweak columns available 16 0

13 Does the building possess shear walls 0 4

14 Did the building suffer any significant structural damage in the past 4 0 5 0

15 Does the building possess seismic retrofitting or strengthening measures 0 8 0 5

SUM max 120 max 100 NO OF ANSWERED QUESTIONS 12 or 15 8 or 10 STRUCTURAL VULNERABILITY INDEX SVI (= Sum No of questions)

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Hazard Sismico

In 50 years there is a 10 chance of exceeding the indicated ground acceleration (in [g]-units)

00 01 02 03 05 g04

Urban Explosion Population is growing in hazardous regions

City Population Population density [peoplekm2]

Guatemala City

1000000 (2006)

4505

San Salvador 535000 (2006) 7064

Managua 950000 (2006) 5700

Panama City 708000 (2000) 275

San Joseacute 340000 (2005) 7546

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Esposizione

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Tipo di costruitoMinifalda

Adobe brick-masonry

Bahareque

Taquezal

Unreinforced claybrick masonry

Confined claybrick masonry

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Tipo di costruitoUnreinforced concrete block masonry

Block panel

Confined concrete block masonry

Piedra de cantera

Internal reinforced concrete block masonry

Laminada troquelada

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

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Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

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ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Background del progetto Argomenti

Task 1 Detailed mapping of typical structures in the main cities

Task 2 Municipalities at risk

Task 3 Hospitals and health centers

Task 4 Schools

Task 5 Major roads and bridges (Guatemala)

Task 6 Microzonation and slope stability (San Salvador)

Task 7 Seismic hazard updates

Task 8 Regional workshops and meetings

Task 9 Promotion of education activities and university

entrambi sono strutture ad alta prioritagrave

entrambe le tipologie strutturali sono estremamente importanti subito dopo un disastro (rifugio punto di raccolta centro organizzativo)

entrambe le tipologie strutturali hanno un tasso di occupazione estremamente alto (o personemq)

eg Tasso di occupazione giornaliera

(FEMA 174 1989)

permanent dwelling

12 occupants per 100 m2

government service

40

hospitals 50 (24 h 7d )

fast-food restaurants

100

educational buildings

200() among EUROPA-MHA) member states earthquakes have only caused severe damage to a small portion of existing buildings ndash most were schools some were hospitals

Multinovic (2004)) Nota MHA - Multi-hazard Agreement

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Percheacute ospedali e scuole

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Inquadramento attivitagrave di rilievo

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Inquadramento attivitagrave di rilievo

Metodo ispirato da FEMA 154 e PAHO

RC URM No FEATURES AFFECTING THE STRUCTURAL SEISMIC VULNERABILITY

YES NO NA YES NO NA

01 Is the building irregular in plan 8 0 10 0

02 Are the columns regularly distributed 0 4

03 Are both building directions adequately braced (RC frames or shear walls URM walls) 0 16 0 20

04 Does the ratio between the buildingrsquos length and width is gt 25 4 0 10 0

05 Does the building possess eccentric cores (staircases or elevators) 8 0 10 0

06 Does the building have a soft story 16 0 0

07 Is the building irregular in elevation caused by setbacks of upper stories 8 0 0 20 0 0

08 Does the building have cantilevering upper stories 8 0 0 10 0 0

09 Does the building possess a heavy mass at the top or at roof level 4 0 5 0

10 Are pounding effects possible 4 0 5 0

11 Does the building have short columns 8 0

12 Are strong beamsndashweak columns available 16 0

13 Does the building possess shear walls 0 4

14 Did the building suffer any significant structural damage in the past 4 0 5 0

15 Does the building possess seismic retrofitting or strengthening measures 0 8 0 5

SUM max 120 max 100 NO OF ANSWERED QUESTIONS 12 or 15 8 or 10 STRUCTURAL VULNERABILITY INDEX SVI (= Sum No of questions)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Hazard Sismico

In 50 years there is a 10 chance of exceeding the indicated ground acceleration (in [g]-units)

00 01 02 03 05 g04

Urban Explosion Population is growing in hazardous regions

City Population Population density [peoplekm2]

Guatemala City

1000000 (2006)

4505

San Salvador 535000 (2006) 7064

Managua 950000 (2006) 5700

Panama City 708000 (2000) 275

San Joseacute 340000 (2005) 7546

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Esposizione

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Tipo di costruitoMinifalda

Adobe brick-masonry

Bahareque

Taquezal

Unreinforced claybrick masonry

Confined claybrick masonry

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Tipo di costruitoUnreinforced concrete block masonry

Block panel

Confined concrete block masonry

Piedra de cantera

Internal reinforced concrete block masonry

Laminada troquelada

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

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Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

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ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

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Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

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Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

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Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

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Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

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Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

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Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

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Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

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Modellazione strutturale ospedale

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Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

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Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

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000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

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Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

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000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

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Conclusioni

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Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

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Conclusioni

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

entrambi sono strutture ad alta prioritagrave

entrambe le tipologie strutturali sono estremamente importanti subito dopo un disastro (rifugio punto di raccolta centro organizzativo)

entrambe le tipologie strutturali hanno un tasso di occupazione estremamente alto (o personemq)

eg Tasso di occupazione giornaliera

(FEMA 174 1989)

permanent dwelling

12 occupants per 100 m2

government service

40

hospitals 50 (24 h 7d )

fast-food restaurants

100

educational buildings

200() among EUROPA-MHA) member states earthquakes have only caused severe damage to a small portion of existing buildings ndash most were schools some were hospitals

Multinovic (2004)) Nota MHA - Multi-hazard Agreement

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Percheacute ospedali e scuole

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Metodo ispirato da FEMA 154 e PAHO

RC URM No FEATURES AFFECTING THE STRUCTURAL SEISMIC VULNERABILITY

YES NO NA YES NO NA

01 Is the building irregular in plan 8 0 10 0

02 Are the columns regularly distributed 0 4

03 Are both building directions adequately braced (RC frames or shear walls URM walls) 0 16 0 20

04 Does the ratio between the buildingrsquos length and width is gt 25 4 0 10 0

05 Does the building possess eccentric cores (staircases or elevators) 8 0 10 0

06 Does the building have a soft story 16 0 0

07 Is the building irregular in elevation caused by setbacks of upper stories 8 0 0 20 0 0

08 Does the building have cantilevering upper stories 8 0 0 10 0 0

09 Does the building possess a heavy mass at the top or at roof level 4 0 5 0

10 Are pounding effects possible 4 0 5 0

11 Does the building have short columns 8 0

12 Are strong beamsndashweak columns available 16 0

13 Does the building possess shear walls 0 4

14 Did the building suffer any significant structural damage in the past 4 0 5 0

15 Does the building possess seismic retrofitting or strengthening measures 0 8 0 5

SUM max 120 max 100 NO OF ANSWERED QUESTIONS 12 or 15 8 or 10 STRUCTURAL VULNERABILITY INDEX SVI (= Sum No of questions)

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Hazard Sismico

In 50 years there is a 10 chance of exceeding the indicated ground acceleration (in [g]-units)

00 01 02 03 05 g04

Urban Explosion Population is growing in hazardous regions

City Population Population density [peoplekm2]

Guatemala City

1000000 (2006)

4505

San Salvador 535000 (2006) 7064

Managua 950000 (2006) 5700

Panama City 708000 (2000) 275

San Joseacute 340000 (2005) 7546

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Esposizione

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Tipo di costruitoMinifalda

Adobe brick-masonry

Bahareque

Taquezal

Unreinforced claybrick masonry

Confined claybrick masonry

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Tipo di costruitoUnreinforced concrete block masonry

Block panel

Confined concrete block masonry

Piedra de cantera

Internal reinforced concrete block masonry

Laminada troquelada

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

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Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

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ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Inquadramento attivitagrave di rilievo

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Inquadramento attivitagrave di rilievo

Metodo ispirato da FEMA 154 e PAHO

RC URM No FEATURES AFFECTING THE STRUCTURAL SEISMIC VULNERABILITY

YES NO NA YES NO NA

01 Is the building irregular in plan 8 0 10 0

02 Are the columns regularly distributed 0 4

03 Are both building directions adequately braced (RC frames or shear walls URM walls) 0 16 0 20

04 Does the ratio between the buildingrsquos length and width is gt 25 4 0 10 0

05 Does the building possess eccentric cores (staircases or elevators) 8 0 10 0

06 Does the building have a soft story 16 0 0

07 Is the building irregular in elevation caused by setbacks of upper stories 8 0 0 20 0 0

08 Does the building have cantilevering upper stories 8 0 0 10 0 0

09 Does the building possess a heavy mass at the top or at roof level 4 0 5 0

10 Are pounding effects possible 4 0 5 0

11 Does the building have short columns 8 0

12 Are strong beamsndashweak columns available 16 0

13 Does the building possess shear walls 0 4

14 Did the building suffer any significant structural damage in the past 4 0 5 0

15 Does the building possess seismic retrofitting or strengthening measures 0 8 0 5

SUM max 120 max 100 NO OF ANSWERED QUESTIONS 12 or 15 8 or 10 STRUCTURAL VULNERABILITY INDEX SVI (= Sum No of questions)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Hazard Sismico

In 50 years there is a 10 chance of exceeding the indicated ground acceleration (in [g]-units)

00 01 02 03 05 g04

Urban Explosion Population is growing in hazardous regions

City Population Population density [peoplekm2]

Guatemala City

1000000 (2006)

4505

San Salvador 535000 (2006) 7064

Managua 950000 (2006) 5700

Panama City 708000 (2000) 275

San Joseacute 340000 (2005) 7546

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Esposizione

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Tipo di costruitoMinifalda

Adobe brick-masonry

Bahareque

Taquezal

Unreinforced claybrick masonry

Confined claybrick masonry

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Tipo di costruitoUnreinforced concrete block masonry

Block panel

Confined concrete block masonry

Piedra de cantera

Internal reinforced concrete block masonry

Laminada troquelada

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

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ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

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Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

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Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Livello I empiricoa) Sviluppo e applicazione di questionarib) Valutazione indice di vulnerabilitagrave strutturale (SVI) e non strutturalec) Lista di prioritagrave di edifici da studiare

Livello II modellazione e analisi

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Metodo ispirato da FEMA 154 e PAHO

RC URM No FEATURES AFFECTING THE STRUCTURAL SEISMIC VULNERABILITY

YES NO NA YES NO NA

01 Is the building irregular in plan 8 0 10 0

02 Are the columns regularly distributed 0 4

03 Are both building directions adequately braced (RC frames or shear walls URM walls) 0 16 0 20

04 Does the ratio between the buildingrsquos length and width is gt 25 4 0 10 0

05 Does the building possess eccentric cores (staircases or elevators) 8 0 10 0

06 Does the building have a soft story 16 0 0

07 Is the building irregular in elevation caused by setbacks of upper stories 8 0 0 20 0 0

08 Does the building have cantilevering upper stories 8 0 0 10 0 0

09 Does the building possess a heavy mass at the top or at roof level 4 0 5 0

10 Are pounding effects possible 4 0 5 0

11 Does the building have short columns 8 0

12 Are strong beamsndashweak columns available 16 0

13 Does the building possess shear walls 0 4

14 Did the building suffer any significant structural damage in the past 4 0 5 0

15 Does the building possess seismic retrofitting or strengthening measures 0 8 0 5

SUM max 120 max 100 NO OF ANSWERED QUESTIONS 12 or 15 8 or 10 STRUCTURAL VULNERABILITY INDEX SVI (= Sum No of questions)

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Hazard Sismico

In 50 years there is a 10 chance of exceeding the indicated ground acceleration (in [g]-units)

00 01 02 03 05 g04

Urban Explosion Population is growing in hazardous regions

City Population Population density [peoplekm2]

Guatemala City

1000000 (2006)

4505

San Salvador 535000 (2006) 7064

Managua 950000 (2006) 5700

Panama City 708000 (2000) 275

San Joseacute 340000 (2005) 7546

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Esposizione

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Tipo di costruitoMinifalda

Adobe brick-masonry

Bahareque

Taquezal

Unreinforced claybrick masonry

Confined claybrick masonry

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Tipo di costruitoUnreinforced concrete block masonry

Block panel

Confined concrete block masonry

Piedra de cantera

Internal reinforced concrete block masonry

Laminada troquelada

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

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Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

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ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Hazard Sismico

In 50 years there is a 10 chance of exceeding the indicated ground acceleration (in [g]-units)

00 01 02 03 05 g04

Urban Explosion Population is growing in hazardous regions

City Population Population density [peoplekm2]

Guatemala City

1000000 (2006)

4505

San Salvador 535000 (2006) 7064

Managua 950000 (2006) 5700

Panama City 708000 (2000) 275

San Joseacute 340000 (2005) 7546

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Esposizione

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Tipo di costruitoMinifalda

Adobe brick-masonry

Bahareque

Taquezal

Unreinforced claybrick masonry

Confined claybrick masonry

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Tipo di costruitoUnreinforced concrete block masonry

Block panel

Confined concrete block masonry

Piedra de cantera

Internal reinforced concrete block masonry

Laminada troquelada

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Part 2 Structural vulnerability assessment

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

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Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

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Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Urban Explosion Population is growing in hazardous regions

City Population Population density [peoplekm2]

Guatemala City

1000000 (2006)

4505

San Salvador 535000 (2006) 7064

Managua 950000 (2006) 5700

Panama City 708000 (2000) 275

San Joseacute 340000 (2005) 7546

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Esposizione

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Tipo di costruitoMinifalda

Adobe brick-masonry

Bahareque

Taquezal

Unreinforced claybrick masonry

Confined claybrick masonry

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Tipo di costruitoUnreinforced concrete block masonry

Block panel

Confined concrete block masonry

Piedra de cantera

Internal reinforced concrete block masonry

Laminada troquelada

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

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Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

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ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

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Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

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000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

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Tipo di costruitoMinifalda

Adobe brick-masonry

Bahareque

Taquezal

Unreinforced claybrick masonry

Confined claybrick masonry

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Tipo di costruitoUnreinforced concrete block masonry

Block panel

Confined concrete block masonry

Piedra de cantera

Internal reinforced concrete block masonry

Laminada troquelada

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

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Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

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ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Tipo di costruitoUnreinforced concrete block masonry

Block panel

Confined concrete block masonry

Piedra de cantera

Internal reinforced concrete block masonry

Laminada troquelada

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

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Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

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Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

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Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

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Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

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Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

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Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Da una iniziale applicazione della metodologia in Centro America si ha

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Inquadramento attivitagrave di rilievo

Caratteristiche peculiari

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

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ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale ospedale

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Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

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Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

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000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

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Conclusioni

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Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

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Conclusioni

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Caratteristiche peculiari

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Ospedali e cliniche sanitarie

una alta percentuale di occupanti sono disabili

Attrezzature pericolose e altre installazioni (ossigeno e altri gas agenti chimici ecc) possono causare danni (es incendi)

Molte sono installazioni sensibili allrsquoaccelerazione (ascensori tubazioni controsoffittature sospese) che possono rompersi facilmente e provocare danni

Danni alle attrezzature mediche causano grosse perdite economiche

Costi indiretti sono spesso considerati ma possono essere maggiori dei costi diretti di sostituzione

I costi indiretti includono

bull perdite dovute allrsquointerruzione dei servizi ospedalieri (laboratori ecc) gli ospedali privati possono andare in bancarotta

bull incremento dei costi per le emergenze

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

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ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

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Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

- psicologicheetichesentimentali ragioni

NON CrsquoErsquo PIUrsquo GRANDE TESORO PER UNA SOCIETArsquo CHE I SUOI BAMBINI

- i bambini non si comportano come gli adulti perdite maggiori

- le scuole sono spesso di una certa epoca alcune deficienze

negli edifici scolastici possono esserci differenze tra il progetto principale lo stato attuale e quello di mantenimento

- spesso le scuole sono vecchievulnerabilia piugrave piani- cambi socio-economici drammatici nelle nazioni in via di

sviluppo

economia basata sullrsquoagricoltura a quella industriale

rapida urbanizzazione

incremento di costruzioni improprie

incremento di vulnerabilitagrave ed esposizione

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

ScuoleCaratteristiche peculiari

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Part 2 Structural vulnerability assessment

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Sviluppo di questionari basati suFederal Emergency Management Agency (2003) FEMA 396 ndash Incremental Seismic Rehabilitation of Hospital Buildings Washington December 2003

Federal Emergency Management Agency (2004) FEMA 389 ndash Primer for Design Professionals Chapter 9 Design and Performance Issues relating to Healthcare Facilities Washington January 2004

Federal Emergency Management Agency (2005) FEMA 452 ndash Risk Assessment A How-to Guide to mitigate potential Terrorist Attacks against Buildings Washington January 2005

Pan American Health Organization PAHO (2000) Disaster Mitigation for Health Facilities Guidelines for Vulnerability Appraisal and Reduction in the Caribbean

World Health Organization WHO (2002) A Structural Vulnerability Assessment of Hospitals in Kathmandu Valley Kathmandu Nepal August 2002

World Health Organization WHO (2007) Seismic Vulnerability Assessment of a Key Health Facility in The former Yugoslav Republic of Macedonia - A handbook WHO Copenhagen

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Questionari

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seguendo procedure giagrave esistenti presentate da PAHO

FEMA

Questionari su vulnerabilitagrave strutturale e non-

strutturale trascurando la vulnerabilitagrave funzionale

Da applicare solo a ospedali e edifici scolastici questionari

leggermenti diversi

Ancora nella fase di taratura prime applicazioni Northern

India Guatemala Nicaragua El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Valutazione della Vulnerabilitagrave

Metodo semplificato

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Part 2 Structural vulnerability assessment

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Part 1 General information

Part 2 Structural parameters

Part 3 Non-structural parameters

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Questionari

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

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Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Stima delle principali caratteristiche (influenzata soggettivamente dal compilatore)

Le informazoni su etagrave e stato attuale sono usate per incrementaredecrementare gli indici di vulnerabilitagrave

equal for hospitals and schools

for hospita

ls

for schools

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Part 1 General information

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Part 2 Structural vulnerability assessment

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

low medium high

Definizione di tre livelli di importanza connessi al Fattore di Livello di

Importanza FIL low FIL = 1

medium FIL = 4

high FIL = 9

Importance levels

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Part 2 Structural vulnerability assessmentCaratteristiche che influenzano la vulnerabilitagrave

strutturale

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Structural vulnerability index SVI

SVI = [( Imp Level Factor) No of answers] Age Factor Actual State Factor

09 11 09 11

per i casi maggiormente sfavorevoli

SVIAge factor

Agelt 10 years

10 - 20 years

20 - 40 years

gt 40 years

Actual state factor 090 100 105 110

Good 090 399 443 465 487

Recently renovated 100 443 492 517 542

In need of renovation 105 465 517 543 569

Bad (decayed) 110 487 542 569 596

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Part 2 Structural vulnerability assessment

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Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

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Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

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Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

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Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

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Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

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Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

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Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

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Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Valutazione della Vulnerabilitagrave1 Identificazione di una possibile soluzione strutturale

connessa al generico edificio2 Generazione dei corrispondenti modelli a plasticitagrave

concentrata per analisi non lineari3 Esecuzione di analisi di pushover per la determinazione

dei parametri di capacitagrave non lineari

Per valutare diversi livelli prestazionali tre stati limite sono stati considerati

- Danno limitato (DL) rarr attingimento della y- Danno severo (SD) rarr attingimento di u- Collasso incipiente (NC) rarr attingimento della u

Crisi str

uttura = crisi

di

Crisi str

uttura = crisi

di

elemento

elemento

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

(1)Generazione del modello strutturale

δi Θi

Θi

δi

(2) Definizione delle proprietagrave delle cerniere non lineari (legame momento-rotazione) per gli elementi strutturali (travi colonne)

(G + Ψ2i Q)

(3) Definizione dei carichi carichi permanenti ed accidentali definizione della combinazione di carichi permanenti e sismici ( indicazioni normative)

Gk + sumi (Ψ2i QKi)

with Ψ2i = 06 for schools and hospitals

(4)Calcolo masse sismiche

(5)Analisi di Pushover

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

structural model

V

δ

capacity (pushover) curve

equivalent SDOF

ADRS spectrum

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Θy - yield rotation

Θmax - maximum rotation (=15 Θy )

Θu - ultimate rotation

Mcr - cracking moment

My - yield moment

Mmax - maximum moment

Mu - ultimate moment (asymp 08 Mmax)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Calcolo della rotazione di yielding Θy secondo Euro Code EN1998

c

yby

v

vvyy

f

fd

L

HzaL

13051100130

3

with y - yield curvature

Lv - shear length

H - total section heigth

db - mean diameter of the longitudinal bars in the affected section

(oslash18 = 18 mm)

fy - yield strength of the longitudinal reinforcement steel [MPa]

fc - concrete compression strength [MPa]

Per colonne e travi considerando taglio e scorrimento delle barre

La rotazione di yielding Θy egrave principalmente dipendente dallrsquoarmatura

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

γel - experimentally gained factor for primary structural elements (=10 in

this study)

ν - normalized axial load [ν = N(fc ∙Ac)]

Ac - concrete section

ω - bar mechanical percentages in tensionω - bar mechanical percentages in compression

fy fyw - longitudinal and transversal yield strength of steel [MPa]

Basata su analisi di regressione

c

ys

fHb

fA

c

ys

fHb

fA

La rotazione plastica Θum

pl egrave influenzata dal

calcestruzzo

plumyu

Calcolo della rotazione plastica Θumpl

dc

ywsxf

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

fc - concrete compression strength

[MPa]α - confinement efficiency factor (eq 8)

ρsx - transversal steel percentage (eq

9)

ρd - percentage of diagonal

reinforcement (eq 10)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Calcolo della rotazione ultima Θu

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

wcc

Vtot

plcc

velR VAf

h

LfAN

L

xhV 5min160110050max1605min0501550min

2

1

with γel - experimentally gained factor for primary structural

elementsh - depth of cross-sectionx - compression zone depthN - compressive axial force

LV - ratio momentshear at the end section

Ac - cross section area

fc - concrete compression strength [MPa]

ρtot - total longitudinal reinforcement ratio

VW - contribution of transverse reinforcement to shear resistanceywwww fzbV

with ρw - tranverse reinforcement ratio

z - length of the internal lever arm

fyw - yield stress of the transverse reinforcement [MPa]

hb

AA

w

sstot

Total longitudinal reinforcement

h

bw

As

Asrsquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover resistenza a taglio

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 La resistenza del calcestruzzo egrave considerata distribuita normalmente

con un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 25

2 La resistenza dellrsquoacciaio egrave considerata distribuita normalmente con

un valore medio dipendente dalle caratteristiche in situ e dalle

pratiche progettuali adottate e un CoV uguale al 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

0

100

200

300

400

500

600

700

000 005 010 015 020 025

Experimental test on new CA steel bar in Univ of Naplesrsquos Official Laboratory

fc

fy

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Variabilitagrave dei parametri caratterizzanti le cerniere non lineari

(valutazione parametrica)

1 Rotazione di yielding y distribuzione lognormale valore medio

uguale alla y corrispondente a materiali ldquomedirdquo e CoV = 42

2 Rotazione plastica pl distribuzione lognormale con valore medio

uguale alla pl corrispondente ai materiali medi e CoV = 42

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover variability in thresholds

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

1) Periodo effettivo

2) Resistenza non lineare

3) Spostamento non lineare

2

k

mT i ii

i ii

i ii

ys m

m

VC 2

2

u

dC

i ii

i ii

m

m2

y

yVk

in cuimi egrave la massa allrsquoi-esimo impalcato e i egrave lo spostamento adimensionalizzato al livello i

rispetto allo spostamento del tetto egrave il fattore di partecipazione e k egrave la rigidezza non lineare

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover parametri non lineari

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Dalla curva di capacitagrave bilineare i Parametri non lineari

per il sistema SDOF possono essere derivati

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

1

0 05 1 15 2 25

A B C D E

Spectral Acceleration Sa [g]

Period T [s]

Aaa T

TSTS 604030 ATT 0

30aa STS AVA TTT

TSTS a

a01 VdAV TTT

201

TTSTS VDa

a sTTVD 10

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Domanda spettro IBC 2006

Classificazione Classificazione suolo (NEHRP)suolo (NEHRP)

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Estrazione casuale di un vettore di parametri (y pl Cd Cs e T)

Spettro di domanda elastica corrispondente al periodo T

dellrsquoestrazione casuale Riduzione dello spettro elastico in inelastico mediante i

fattori CR e R

Confronto Capacitagrave ndash Domanda per ognuno degli stati limite

considerati

Cd spostamento capace

del SDOF

Cs coefficiente di taglio

alla base funzione di

Vmax del SDOF e della

massa generalizzata

T periodo effettivo del

SDOF

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Curve di capacitagrave ndash curve di fragilitagrave

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

MDOF

SDOF

Bilinear equivalent

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Ospedali (Managua)Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati NicaraguaOspedali (Managua)

Roberto Calderon GutierrezVelez Paiz

Scuole (Managua)Instituto Nacional Azarias H

PallaisInstituto Nacional Rigoberto

Lopez Perez

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Ospedali (Guatemala City)Roosevelt - Maternidad

Scuole (Guatemala City)Republica de AustriaRepublica de Colombia

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati Guatemala

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Zona 11 occupazione residenziale e

commerciale

Zona 11Zona 11

Guatemala City

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

anno di costruzione 1965 (sopravvissuta al terremoto del 1976 M 75)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=2100 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~31000 Nmm2

Assenza di normativa sismica

pianta sezione

5690 m

2060 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Escuela Republica de Colombia Guatemala City

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

(1) Effetto PndashΔ

Dettaglio colonna (lrsquoarmatura egrave rilevata con test pacometrici)

Entitagrave del carico

assiale

Snellezza dellrsquointera

struttura

Snellezza dei singoli

elementi

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

without P-delta with P-delta

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

(2) Deformabilitagrave del tetto

Lamiera ondulata in metallo su travi di legno

Diaframma rigido

Shell deformabili su travi di

legno

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

0

500

1000

1500

2000

2500

0 002 004 006 008 01

Roof displacement Du

[m]

Base shear Vb

[kN]

deformable roof

rigid roof

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

(3) Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Panagiotakos e Fardis 2001

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

pl growing y growing

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi capacitagrave strutturali

Effetto della rotazione plastica e di yielding sulla capacitagrave strutturale

Lo spostamento capace aumenta al

crescere di pl

La rigidezza strutturale decresce pertanto il

periodo effettivo aumenta al crescere di y

0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]0

500

1000

1500

2000

2500

0 003 006 009 012 015

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Base shear Vb [kN]

Roof displacement u [m]pl growing

y growing

000

010

020

030

040

050

060

070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdDL [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

000

010

020

030

040

050

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070

080

090

100

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

T [sec]

000

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y

CdDL [m]

000

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006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdSD [m]

000

001

002

003

004

005

006

007

008

009

010

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

y

CdNC [m]

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi parametri non lineari

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

direzione longitudinale direzione trasversale

Stati limite (crisi elemento rarr crisi struttura) Danno limitato (DL) un primo elemento attinge lo snervamento

Danno severo (SD) un primo elemento attinge una rotazione pari a

frac34 di quella ultima

Collasso imminente (NC) un primo elemento attinge una rotazione

pari a quella ultima

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Risultati di analisi Fragilitagrave Strutturali

00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10

Damage Limitation Significant Damage Near Collapse

Pf

PGA [g]

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

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060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

OspedaliNacional Dr Luis E Vasquez

(Chalatenango)Scuole

Complejo Educativo Catolico S Domingo (Chiltiupan)

Alberto Mazzini (San Salvador)

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedali e scuole rilevati El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

El Salvador

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

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160

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200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

anno di costruzione 1971 (sopravvissuto ai terremoti del 2001 M 77 ndash 66)

suolo classe C secondo la classificazione NEHRP (vs30 =

360ndash760 msec)

proprietagrave dei materiali assegnate dai test effettuati in situ opportunamente corretti in funzione delle pratiche progettuali del posto

a) calcestruzzo fc=1900 Nmm2

b) acciaio di armatura fy~34500 Nmm2

Antecedente alla norma sismica (El Salvador Seismic Code 1989 ndash El Salvador Hospitals Code 2004)

6 piani (hint=38 m)

pianta

4200 m

1280 m

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Ospedale Nacional Dr Luis E Vasquez El Salvador

Percentuale di armatura non conosciuta rarr processo di

progettazione simulata

a) travi percentuale di acciaio funzione del rapporto tra

momento flettente (G+Q) e il prodotto di base e quadrato

dellrsquoaltezza utile della sezione e di rapporto tra copriferro e

altezza utile della sezione (ACI - 63)

b) pilastri percentuale geometrica di armatura = 001 - 008

della sezione (ACI - 63) tarata con la pratica progettuale del

posto (in Laboratorio Max Bloch Central area di acciaio =

0015 dellrsquoarea della sezione)

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Modello a plasticitagrave concentrata per analisi di pushover

Diagramma momento ndash rotazione adottato

c

yby

V

VVyy

f

fd

L

hzaL

13051100130

3

dc

ywsx f

f

Vc

el

plum h

Lf

100

35020

30

275125010max

010max25001450

1

plumyu

el adottato pari a 1 Relazioni da EC8

y 51max

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale ospedale

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

020

040

060

080

100

120

140

160

180

200

000 020 040 060 080 100

T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Cs [g]

fc [MPa]

000

005

010

015

020

025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

005

010

015

020

025

030

035

0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

000

005

010

015

020

025

030

035

000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche

Distribuzione lognormale per y (CoV

= 0 42)

Distribuzione lognormale per pl (CoV =

0 42)

Variabilitagrave nel modello

meccanico

(y e pl )

non considerata in alcun non considerata in alcun

metodometodo

per tener in conto errori di

regressione nella

determinazione di

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Modellazione strutturale

016 034 050 066 084

y pe

rcen

tile

pl percentile

016 1 2 3 4 5034 6 7 8 9 10050 11 12 13 14 15066 16 17 18 19 20084 21 22 23 24 25

y pe

rcen

tile

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

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000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

T [sec]

y

Parametri non lineari risultati

000

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T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

000

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Cs [g]

fc [MPa]

000

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025

030

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450

Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

000

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0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

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000 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100

CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Variabilitagrave nelle caratteristiche meccaniche dei materiali

(valutazione parametrica)1 Distribuzione normale della resistenza del calcestruzzo = 19 MPa e

CoV = 25

2 Distribuzione normale della resistenza dellrsquoacciaio = 345 MPa e CoV

= 8

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Analisi di pushover caratterizzazione delle cerniere plastiche

fcm=19 MPa

CoV=25

fym= 345 MPa

CoV=8

290 317 345 373 400fy [MPa]

f c [M

Pa]

950 1 2 3 4 51425 6 7 8 9 101900 11 12 13 14 152375 16 17 18 19 202850 21 22 23 24 25

f c [M

Pa]

Variabilitagrave nella

caratterizzazione dei

materiali

(fy e fc )

per tener in conto

approssimazioni nella

determinazione delle f

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

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Parametri non lineari risultati

000

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T [sec]

pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Parametri non lineari risultati

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Cs [g]

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Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

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CdCO [g]

pl

Parametri non lineari risultati

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y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

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Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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pl

Il periodo effettivo aumenta al crescere

della y

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della pl

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

Cs aumenta al crescere della resistenza dellrsquoacciaio

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

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Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Parametri non lineari risultati

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Cs aumenta al crescere della resistenza a compressione del

calcestruzzo

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Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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CdCO [g]

y

Cd aumenta al crescere della rotazione di snervamento

Cd aumenta al crescere della rotazione plastica

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

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Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

Sviluppo di questionari rarr lista di prioritagrave

Sviluppo di funzioni di vulnerabilitagrave strutturale

considerando variabilitagrave nel modello

Scelta di una struttura rappresentativa per le scuole e una

per gli ospedali rilevati in Centro America

Sono stati considerati

a) Distribuzioni lognormali nella caratterizzazione del

modello meccanico

b) Distribuzioni normali nelle caratteristiche dei materiali

c) Diverse tipologie di tetto

d) Effetto P - Sviluppo di funzioni di fragilitagrave in termini di PGA per tre

stati limite (DL SD e NC) considerando variabilitagrave nel

modello negli stati limite e nella domanda inelastica

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

ospedali nei paesi del Centro America in corso di

sperimentazione

Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

strategici in Centro America

Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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GRAZIE PER LrsquoATTENZIONE

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Conclusioni

Taratura di un Index Method per la valutazione della

vulnerabilitagrave strutturale e non strutturale di scuole e

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Semplici linee guida per lrsquoadeguamento sismico di edifici

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Analisi Costi-Benefici

I risultati ottenuti verranno utilizzati per

OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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OECD expertsrsquo recommendationsldquoThe motivation for school seismic safety is much broader than the universal human instinct to protect and love children The education of children is essential to maintaining free societies most nations make education compulsory A state requirement for compulsory education while allowing the continued use of seismically unsafe buildings is an unjustifiable practice School seismic safety initiatives are based on the premise that the very future of society is dependent upon the safety of the children of the worldrdquo

Tucker et al (2004)UN Recommendations on School Seismic SafetyOctober 2006 UN Secretary General Kofi Annan launches a 2 yr global campaign to make schools a focal point for disaster reductionldquoChildren are especially vulnerable to the threats posed by natural hazardsrdquoldquoStrengthening school buildings and educating students about how to prepare for disasters will save livesrdquoldquoGovernments must act now to reduce the devastating impact of disasters on their citizens especially their childrenrdquo

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

Maria Isabella VerbicaroMaria Isabella Verbicaro

Conclusioni

Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Seismic Vulnerability of Existing RC Structures With Special Focus on High-Priority Buildings in Central AmericaBuildings in Central America

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